(57)【要約】  接合用の装置用の金型（１４）が提案される。金型（１４）の機能性を監視する少なくとも一つのモニタ素子が金型（１４）に取り付けられる。
2019526451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合用の装置用の金型（１４）であって、前記金型（１４）の機能性を監視する少なくとも一つのモニタ素子（３１）が前記金型（１４）に取り付けられる、金型（１４）。
【請求項２】
前記金型（１４）により実施可能であることが意図される接合工程を監視する少なくとも一つのモニタ素子（３１）が、前記金型（１４）に取り付けられる、
特に請求項１に記載の、請求項１の前提部による金型（１４）。
【請求項３】
前記モニタ素子（３１）は、接合中に前記接合工程によって生じる動きを受ける前記金型（１４）の金型部に結合され、
前記モニタ素子（３１）は、移動可能な前記金型部の動きを特に監視する、
請求項１に記載、又は、請求項２に記載の金型。
【請求項４】
前記モニタ素子（３１）は、前記金型上に移動可能に設けられる前記金型（１４）の金型部に結合される、
前記先行請求項のいずれかに記載の金型。
【請求項５】
前記モニタ素子は、第二構造部に結合され、
前記第二構造部は、前記金型（１４）上に移動可能に設けられる前記金型（１４）の金型部と相互作用する、
前記先行請求項のいずれかに記載の金型。
【請求項６】
前記モニタ素子（３１）は、センサ配置を含む、
前記先行請求項のいずれかに記載の金型。
【請求項７】
前記モニタ素子（３１）は、歪みゲージ（３２、３３）を含む、
前記先行請求項のいずれかに記載の金型。
【請求項８】
前記モニタ素子（３１）は、前記金型（１４）の機能性、及び／又は、前記金型（１４）により実施可能な前記接合工程、を監視するための測定信号を継続的に提供する役目を果たす歪みゲージ（３２、３３）のようなセンサを含む、
前記先行請求項のいずれかに記載の金型。
【請求項９】
前記モニタ素子（３１）は、前記モニタ素子（３１）に結合される前記金型部が正常負荷状態の範囲外にある負荷を受ける場合に、関連する測定信号を提供するように構成される、
前記先行請求項のいずれかに記載の金型。
【請求項１０】
前記モニタ素子（３１）は、上位ユニットに測定信号を提供するように設計される、
前記先行請求項のいずれかに記載の金型。
【請求項１１】
前記モニタ素子（３１）は、複数のセンサを含む、
前記先行請求項のいずれかに記載の金型。
【請求項１２】
前記モニタ素子（３１）は、ちょうど二つのセンサを含む、
前記先行請求項のいずれかに記載の金型。
【請求項１３】
前記モニタ素子（３１）は、ちょうど三つ又はちょうど四つのセンサを含む、
前記先行請求項のいずれかに記載の金型。
【請求項１４】
前記金型（１４）は、リセット可能な動きのために、ばね手段（２５）と相互作用する移動可能な金型部（２１〜２４）を有する、
前記先行請求項のいずれかに記載の金型。
【請求項１５】
前記金型（１４）は、弾性的に撓み得るばねアーム（２６〜２９）を備えるばね手段（２５）を有する、
前記先行請求項のいずれかに記載の金型。
【請求項１６】
前記ばね手段（２５）は、複数の弾性的に移動可能なばねアーム（２６〜２９）を含み、一つの金型部（２１〜２４）は、一つのばねアーム（２６〜２９）に割り当てられる、
前記先行請求項のいずれかに記載の金型。
【請求項１７】
前記金型（１４）は、前記ばね手段（２５）の一つのばねアーム（２６〜２９）により各場合において弾性的に移動可能である四つの移動可能な金型部（２１〜２４）を含む、
前記先行請求項のいずれかに記載の金型。
【請求項１８】
ワーク上に接合要素を配置するための、又は、前記ワークをクリンチ接合するための装置であって、
パンチユニットと、反対側に配置された金型ユニットを含み、
前記装置によって加工され得る前記ワークが前記パンチユニットと前記金型ユニットとの間で締め付けられ得て、
前記金型ユニットは、前記先行請求項のいずれかに記載の金型（１４）を含む、装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［背景技術］
他の要素を用いずに接合する装置、接合要素をワーク上に配置する装置、又は、ワークをクリンチ接合（締め付け接合）する装置が、様々な実施形態にて知られている。各装置は、一般に、駆動可能なパンチを持つパンチユニットと金型とを有し、ワークは、加工のために、パンチユニットと金型との間に配置され得る。
【０００２】
上述した装置によると、機能的要素、又は、リベット、中実パンチリベット、半中空パンチリベット、及び、クリンチリベットを、ワークに適用できる。
接合作業、加工されるワーク、又は、他の要素に応じて、様々な要求が、装置、特に、金型によって満たされる必要がある。接合中に移動する金型部を有する金型の場合、構造上より扱いにくく、問題となる領域もより複雑となる。
【０００３】
今までのところ、最新の又は実際の解決策は、本明細書中のすべての問題の解決策として利用できる訳ではないのが事実である。
［発明の目的と利点］
本発明の目的は、特に、高いサイクル速度、又は、完全に自動化された加工工程を有する適用における、連続的なプロセス制御に対する需要が高い最新の環境において、従来の配置に対する実用的な改良を構成する、導入部に記載した種類の装置及び金型を提供することである。
【０００４】
上記の目的は、独立請求項の手段により達成される。従属請求項は、本発明の有利なバリエーションに関係する。
本発明は、例えば、パンチリベット、クリンチ、又はクリンチリベットなど、接合用の装置用の金型に基づく。
【０００５】
本発明の第一局面では、金型の機能性を監視する少なくとも一つのモニタ素子が金型に取り付けられる。よって、構成要素、特に金型を、直接的に監視することが可能であり、工程全体にとって重大な意味を有する状態や工程での監視が第一に期待される。モニタ素子は、特に、金型の機能、及び／又は、構造に関して、正に上述の通り適合されるように設計される。
【０００６】
好ましくは、モニタ素子は、パンチユニットとは独立して作動する。
金型を機能させるには、接合工程において、ワーク又はリベットに対して接合力を作用させることが必要である。接合工程における力の増大が、パンチと金型との間で生じる。パンチは、金型又は接合装置の接合軸に沿って金型に対して移動可能である。ワークは、金型上で位置決めされ、かつ／又は、金型上で支持される。
【０００７】
モニタ素子は、好ましくは、金型の状態又は機能を継続的に検出するように設計され、対応する情報を提供又は伝達するように設計される。モニタ素子は、好ましくは、金型とは別の構成要素であり、或いは、金型上に一体的に設けられた構成要素である。
【０００８】
モニタ素子は、有利には、磨耗にさらされる金型部とは別に、又は、それとは独立して、取り付け可能であり、又は、設けられる。よって、モニタ素子自体は、長い使用可能寿命に渡り、利用可能であり、又は、悪影響から保護される。
【０００９】
特に、本発明により、簡単な方法で、金型の「機能している」状態及び「機能していない」状態を区別できるだけでなく、金型の故障前又は機能しなくなる前の状態を識別することもできる。
【００１０】
モニタ素子から周辺部への、金型の状態に関連する情報の提供は、例えば、監視ユニット、又は、閉ループ若しくは開ループ制御ユニットのような上位ユニットへの伝達、及び／又は、警告若しくは状態信号の周辺部若しくはシステム全体への提供など、様々な方法により実現できる。
【００１１】
モニタ素子は、例えば、検出可能な状態及び／又は機能を、例えば、「良好」又は「不良」のようなバイナリ値の情報により提供するように設計される。
ただし、情報の提供は、複数の互いに異なる情報内容の項目の中から選択されるちょうど一つの情報内容項目を提供するモニタ素子によっても可能である。例えば、「損傷」、「摩耗」、「詰まり」など、状態間を識別する様々な情報内容の項目が提供されてもよく、これにより、各場合において、金型の特定の部分及び／又は特定の機能に関するステートメントが生成される。例えば、ある一情報項目は、移動可能な金型部の状態及び／又は機能に関係してもよい。他の情報項目は、例えば、位置的に固定された金型部の状態及び／又は機能の評価を可能にする。更に他の情報項目は、例えば、金型のばね手段の状態及び／又は機能に関する結論の導出を可能とする。
【００１２】
金型の監視、及び、上位ユニット若しくは周辺部への情報の提供若しくは伝達は、連続的であってもよいし、又は、間隔をあけて実施されてもよい。
監視ユニットは、好ましくは、例えば、接合要素を配置し、又は、接合を行うための、金型を備える装置を監視する、コンピュータに基づく監視ユニットである。
【００１３】
本発明の他の局面によると、金型により実施可能であることが意図される接合工程を監視する少なくとも一つのモニタ素子が金型に取り付けられる。よって、金型の状態に関わらず、つまり、非損傷又は摩耗金型であっても、金型の不適切な使用に起因する状態を識別することが可能である。
【００１４】
例えばこれは、新しい金型や理想的な金型から始めて、ワーク又は様々なワーク層が、正しい向き又は金型上の正しい位置に対して斜めに又はずれて配置される場合に当てはまり得る。例えば、これにより、移動可能な金型部が、互いに対して一様でない動きを示すことになり得、かつ／又は、ばね手段の要素が不均一に曲がることとなり得る。このことは、モニタ素子により、例えば、実際の特性と設定点の特性とを比較することにより識別され、対応するエラーに割り振ることができる。
【００１５】
更に、有利には、接合工程を監視することで、接合点など、ワークに対して実施される変形の特質又は性質に関する結論が導かれ得る。例えば、クリンチやクリンチリベットの場合、それぞれの接合点で達成されたワーク層のアンダーカットに関する結論が導かれ得る。
【００１６】
モニタ素子が、接合中に接合工程によって生じる動きを受ける金型の金型部に結合され、モニタ素子が、移動可能な金型部の動きを特に監視する場合は、更に有利である。モニタ素子を移動可能な金型部に結合することで、移動可能な金型部の状態を直接検出可能であり、関連する情報項目を確実にかつ高い情報的価値をもって提供できる。移動可能な金型部は、一般に、金型の重要部分を形成するので、これはとりわけ有利である。これは、移動可能な金型部は、動的かつ機械的に、比較的高い負荷を受けるからである。不具合なく機能する移動可能な金型部は、金型が機能するための前提条件である。よって、接合中の問題は、一般に、移動可能な金型部が誤って機能していること、又は、移動可能な金型部が損傷を受けていること若しくは全く存在しないことに起因する。よって、問題の識別が、本発明による金型を用いた有利な方法によって行われる。
【００１７】
金型の金型部に対するモニタ素子の結合は、各状況に応じた方法で各金型にそれぞれ適合される様々な関係を意味すると理解されるものとする。結合は、例えば、モニタ素子と金型部との間の物理的な結合又は間接的な結合を意味してもよい。更に、結合は、永久的であっても非永久的であってもよい。結合の特性が、接合工程の途中で変化することも考え得る。例えば、モニタ素子と移動可能な金型部との間の間接的な結合は、金型の最初の動作段階で形成され、直接的な結合は、例えば、モニタ素子と金型部との間の当接により、後の時点で形成される。
【００１８】
結合は、例えば、モニタ素子と移動可能な金型部との間の当接であり、移動可能な金型部が予め定義可能な移動道程を通過する場合に当接が生じるように、モニタ素子は構成される。この予め定義可能な移動道程は、金型の故障や起こり得る損傷状態に関して特に有益な情報を与える。結合により監視される金型部の移動道程は、移動可能な金型部の端位置又は停止位置に到達するまでの接合工程における、移動可能な金型部による道程の最終部分であることが好ましい。金型の損傷は、通常、移動可能な金型部の移動道程が、カバーされてきた標準道程から逸脱するという事実から識別され得る。関連する逸脱は、モニタ素子によって、本発明に係る金型から識別される。
【００１９】
モニタ素子が、金型に移動可能に設けられる金型の金型部に結合されることもまた、有利である。
損傷時、移動可能な金型部は、例えば移動道程の最終部分において、正しい若しくは標準の端位置に到達せず、又は、端位置で停止せず、端位置の前後で停止することがあり、又は、例えば、機能的に正しい標準的な状況と比較して、より速い、より遅い、又は、一様ではなくぎくしゃくした動きなど、非標準的な動きや正しくない動きをすることがある。
【００２０】
例えば、金型の損傷時、一つの又は複数の移動可能な金型部は、損傷がない状況では金型部の移動道程の正しい端位置である端位置を超えて移動することがある。
移動可能な金型部は、ワークと相互作用する金型の移動可能なセグメント、及び／又は、金型の移動可能なセグメントに作用する、例えば、ヨークスプリング、エラストマリング、又は、その他の機械的スプリングなどの、ばね手段の一部、であってもよい。
【００２１】
モニタ素子が第二構造部に結合され、第二構造部が、金型上に移動可能に設けられる金型の金型部と相互作用すると、更に有利である。第二構造部は、例えば、移動可能な金型部に対し力又はモーメントを提供するばね手段によって形成される。例えば、第二構造部は、それ自体が金型上に移動可能に設けられる部分を含む。第二構造部は、好ましくは、金型上で比較的容易にアクセス可能であり、例えば金型の外側の領域を形成し、又は、金型部の外側に取り付けられる。
【００２２】
本発明の一つの有利な実施形態では、モニタ素子は、センサ配置を含む。センサ配置により、例えば、商業的に入手可能なセンサを用いて、金型を、経済的に有利な態様で監視できる。特に、機能の監視のために注目する種々のパラメータを確実に検出でき、例えば有線により上位ユニットへ送信できる。
【００２３】
本発明の更なる変更例によると、モニタ素子は、歪みゲージを含む。歪みゲージにより、機械的に負荷を受けた金型の要素を、省スペースで継続的かつ正確に監視できる。歪みゲージが平坦な形状であり厚さが薄いので、歪みゲージを問題なく金型上に収納することができる。また、特に、配線配置の相手側接点との接触のための接点が歪みゲージ上に備えられる。
【００２４】
歪みゲージは、複数設けられることが好ましいが、少なくとも一つの歪みゲージにより、第二構造部中の応力又は歪みゲージに結合された金型部の損傷が特に検出され得る。また、標準的な特性からの逸脱も識別することができる。好ましくは、歪みゲージは、移動可能な金型部に作用し、又は、特にそれと接触する、ばね手段に結合される。金型若しくは移動可能な金型部、及び／又は、ばね手段そのものに損傷や不具合が発生した場合、歪みゲージによって検出されるばね手段の応力特性に影響を与える。
【００２５】
特に、移動可能な金型部が損傷を受けると、その損傷を受けた移動可能な金型部に割り当てられるばね手段の部分が、損傷を受けていない場合の標準的な状況とは異なる振る舞いをするという影響がある。これは、ばね手段の非標準的な応力状態、又は、ばね手段における不均一な応力分布、につながり、これらは、許容範囲外である。ばね手段での不均一な応力分布は、好ましくはばね手段に取り付けられる好ましくは複数の歪みゲージにより識別又は検出される。対応する検出信号は、歪みゲージから上位ユニットに伝達されてもよい。
【００２６】
若しくは或いは追加的に、モニタ素子は、例えば、ピエゾ素子のような力センサを有利に有する。
モニタ素子が、歪みゲージなどの、金型の機能性、及び／又は、金型によって実施可能な接合工程、を監視する測定信号を継続的に提供する役目を果たすセンサを含むと、更に有利である。これにより、接合工程の全体を通して、金型と工程を確実に監視することが可能となる。金型の不具合、又は、接合工程における不具合も迅速に識別される。よって、より広範囲な技術的損害又は経済的損失が取り除かれ得る。
【００２７】
モニタ素子に結合される金型部が正常負荷状態の範囲外にある負荷を受ける場合に、モニタ素子が関連する測定信号を提供するように構成されると、本発明の更なる利点が生じる。これにより、接合工程が危機的状況にあることを一般に意味する、金型が危機的状況にある場合には少なくとも、測定信号が生成される。こうして、金型の不具合又は故障が識別される。好ましくは、更なる動作又は測定が、測定信号により自動的に開始され得る。これにより、工程の信頼性が高められ得る。
【００２８】
モニタ素子が、上位ユニットに測定信号を提供するように設計されることも有利である。上位ユニットとは、例えば、工程制御用の監視ユニットが好ましい。測定信号は、特に電気信号として提供される。上位ユニットにより、予め定義されたフォローアップ対策が迅速かつ効果的に開始され得る。
【００２９】
更なる有利な変形例において、モニタ素子は複数のセンサを含む。同じ種類の複数の個々のセンサ、つまり、複数の同一のセンサが設けられることが好ましい。これは、金型が対称な構造を有する場合に特に有利である。これは、移動プロファイルの対称性からのずれを識別することができるからである。例えば、移動可能な金型部の対称に配置された複数の部分は、標準的な状況下では、接合工程の間に同一の移動を行う。移動可能な金型部の複数の部分のうちの一部分の損傷又は故障が、センサが例えば取り付けられる各部分に割り当てられた標準的な状況又は標準的な特性からのずれとして、該センサにより有利に検出され得る。各部分は、標準的な状況下とは異なる振る舞い、又は、移動可能な金型部の他の又は損傷していない部分とは異なる振る舞いをする。
【００３０】
これは、固定された金型部にも同様に当てはまり、固定された金型部が損傷している場合に、この損傷を識別できる。
例えば、複数の歪みゲージは金型上に設けられ、特に、各場合において、一つの関連するセンサが各移動可能な金型部に対して設けられる。これに加えて、或いはこれに代えて、各関連するセンサは、複数のばね要素から構成されるばね手段の各ばね要素に対して好ましくは設けられてもよい。
【００３１】
センサとして、例えば、歪みゲージ、及び／又は、ピエゾ素子、が使用されてもよい。
本発明の更なる有利な実施形態によると、モニタ素子は、ちょうど二つのセンサを含む。よって、比較的僅かな費用により、信頼性のある機能的な監視を実現可能である。特に、金型が、二つ、三つ、又は、四つの移動可能な金型部を有し、各場合において、それらに作用するばね手段の一つの関連するばね部を備える場合、好ましくは、ちょうど二つのセンサ若しくは歪みゲージ、又は、ちょうど三つ若しくはちょうど四つのセンサ若しくは歪みゲージが設けられる。
【００３２】
モニタ素子が、ちょうど三つ又はちょうど四つのセンサを含むことも、有利である。これにより、複数の固定金型部、及び／又は、複数の移動可能な金型部を具備する比較的複雑な金型を、高い情報的価値を伴って監視することができる。
【００３３】
金型は、リセット可能な移動のためのばね手段と相互作用する移動可能な金型部を有利に有する。よって、例えば金型セグメントなど、移動可能な金型部の正確に繰り返される動きとその取り付けが、予め定義できる。
【００３４】
本発明の他の有利な変形例によると、金型は、弾性的に撓み得るばねアームを持つばね手段を有する。ばねアームはコンパクトに収容され、又は、寸法と材質の仕様によって異なる作用の段階を有することができる。
【００３５】
ばね手段が、複数の弾性的に移動可能なばねアームを含み、一つの移動可能な金型部が一つのばねアームに割り当てられると、更に有利である。好ましくは、複数の移動可能な金型部が金型上に設けられ、各金型部は、各場合において、ばね手段のちょうど一つの同一部分によって、例えば、マルチアームヨークスプリングの一つのばねアームによって、作用される。
【００３６】
金型は、各場合において、ばね手段の一つのばねアームにより弾性的に移動可能である四つの移動可能な金型部を有利に含む。よって、対称な接合点のための金型が、特に、金型の軸に対して径方向外側に反ることが可能な四つの金型部と、対応して径方向に反る四つのばねアームと、を有し得る。好ましくは、ばねアームは、例えば、一点で接続される四つのばねアームを有する十字ばねとして、四つの屈曲し、接続された帯状ばねアームの一つで形成される。金型は、対称な構造が好ましい。
【００３７】
本発明は更に、ワーク上に接合要素を配置するための、又は、ワークのクリンチ接合のための装置にも及び、装置は、パンチユニットと、反対側に配置された金型ユニットとを含み、装置によって加工され得るワークが、パンチユニットと金型ユニットとの間でしっかり締め付けられ得て、金型ユニットは、上述した実施形態のうちの一つによる金型を含む。本発明による装置は、例えば、Ｃ形状のブラケット、又は、Ｏ形状のブラケット、又は柱状フレームを有し、その上にパンチユニットとその反対側に位置する金型が備えられるクリンチ工具又はリベット工具である。装置は、例えば、クリンチリベットなどのリベットの加工、及び／又は、クリンチやクリンチ接合のために好適に使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
本発明の更なる特徴及び利点は、図面に示された本発明による配置に基づき、以下、より詳細に説明される。
【図１】クリンチ工程開始時の二層ワークを有する従来のクリンチ装置の詳細を極めて模式的に示す図であり、クリンチ装置の部品は省略されている。
【図２】クリンチ工程の最終時点の図１の配置を図示する。
【図３】クリンチ工程後の加工された図２のワークを図示する。
【図４】本発明による金型を側面図により図示する。
【図５】図４の金型を縦断面図により図示する。
【図６】図４の金型を上から図示する。
【図７】斜め下から見た図４の金型のインサートを斜視図により図示する。
【図８】モニタ素子を具備する図４の金型のばね手段を単独で図示する。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１は、ワーク４の変形工程直前の、ワーク４をクリンチ（締め付け）又はクリンチ接合する従来の装置１を、極めて模式的に図示する。クリンチ装置１は、パンチユニット２と反対側に配置された金型３とを有し、ワーク４は、パンチユニット２と金型３との間にて金型３の上に位置決めされるか、又は、配置される。ワーク４は、そのパンチ側に上側ワーク層５を有し、その金型側に下側ワーク層６を有する。ワーク層５とワーク層６とは、各場合において、例えば、塑性変形可能な金属板である。クリンチ装置１により、二つのワーク層５、６は、接続点１３で変形し、結果、その変形後に、二つのワーク層５、６は、互いに固定的に接続される。ここで、下側ワーク層６に対して上側ワーク層５の材料領域のアンダーカットＨＳが形成される。
【００４０】
パンチユニット２は、金型３の方に向けられる前方自由端にパンチマンドレル７を有する。図１において、パンチマンドレル７は、その使用面側が変形前のワーク層５の上側上となるように、配置されている。パンチマンドレル７は、金型３に向かう方向Ｐ１に接合軸Ｓに沿って力の作用を受け得るか、又は、駆動される態様で移動可能であり、クリンチ工程後には、反対の方向Ｐ２へ力の作用を受け得るか、又は、駆動される態様で移動可能である。その目的のために、例えば、電気駆動ユニットや油空圧駆動ユニットといった駆動ユニット（図示無し）が設けられる。
【００４１】
金型３は、内側の、位置的に固定された柱状のインナ部８を有する。インナ部８の上側では、４つの移動可能な要素が支持される。これら移動可能な要素は、接合軸Ｓ周りに、周方向に９０度の角度でオフセットされる。四つの移動可能な要素のうち二つの対向する要素９及び１０が見えている。
【００４２】
要素９及び１０は、接合軸Ｓに対して、Ｐ３のように径方向外側に移動可能であるように、また、Ｐ４のように径方向内側に移動可能であるように、保持される。この目的のために、予荷重により、移動可能な要素９及び１０を外側で押すばね手段が設けられる。ばね手段は、弾性的に撓み得るばねアーム１１及び１２によって形成される。ばねアーム１１及び１２は、初期位置（図１）において、その自由端に向かう方向に又は方向Ｐ２に、接合軸Ｓ方向に向かって僅かに斜め内側に向く。
【００４３】
図２は、パンチマンドレル７が方向Ｐ１に最大限まで移動させられたときのクリンチ工程の最後の動作状態を示し、要素９及び１０は、方向Ｐ３に反っており、ばねアーム１１、１２は、図１の初期位置に対して方向Ｐ３に弾性的に外側に曲げられ、接合軸Ｓに略平行に延在する。
【００４４】
パンチマンドレル７が方向Ｐ２に後退するとき、要素９及び１０は、ばねアーム１１、１２のばね力によって方向Ｐ４に図１の初期位置にリセットされる。
移動可能な要素９及び１０は、固定セグメント（図示無し）の間に設けられ、移動可能な要素９及び１０により、ワーク４の変形した材料が、接続点１３にて、アンダーカットＨＳを形成でき、すなわち、裏側に流れることができる。
【００４５】
接続点１３の形成のため、ばねアーム１１、１２が不具合なく動作することが必須であり、特に、破損がないことが必須である。特に、金型上に設けられたばねアーム１１、１２のすべて、つまり複数のばねアーム１１、１２が、予め定義された方法で調整可能であり、好ましくは、ばねアーム１１、１２それぞれが、クリンチ工程において、同一のばね力、又は、同一のばね力プロファイルを提供する場合に、装置１は、機能的に正しく動作する。
【００４６】
ワークが金型上に間違って向けられ、又は、位置決めされることは不利であり、かつ／又は、監視された接合工程において接合点が最適に形成されないことも不利である。これらは、本発明により、確実かつ実用的に識別できる。
【００４７】
更に、金型、又は、ばねアーム１１、１２の損傷、摩耗、及び／若しくは汚れは、ばねアーム１１、１２の機能に悪影響を及ぼし得て、結果、金型３の誤機能を引き起こし、次いでは、接続点１３が誤って形成されるか、若しくは欠陥を有することとなる。これにより、ワーク層５及び６の接続に求められる接続安定性が与えられない。
【００４８】
これは、接合工程において、又は、接合装置の作動中に、金型の機能がモニタ素子により監視できるという本発明により対処される。
図４から図８は、図４において破線で示される変形前のワークＷをクリンチ又はクリンチ接合するための関連するクリンチ工具のための、本発明に係る金型１４に関する。金型１４により、接合軸Ｓに関して対称なクリンチ点がワークＷ上に形成される。
【００４９】
金型１４により、ワークＷの金型側の下側において点状の高い部分を特に形成することができる。また、厚さの異なるワークＷをクリンチ又はクリンチ接合するために一つのツールセットを柔軟に使用することが可能となる。金型１４により、関連するクリンチ装置の比較的省スペースでスリムな形状が可能となる。これは、金型１４のアクセサビリティの高さと、極めて邪魔になりにくい外形とによって際立つ。
【００５０】
金型１４は、金型本体１５と金型本体１５の上部に挿入された金型インサート１６とを有する。金型インサート１６は、上部１６ａと、上部１６ａ上で移動可能に保持された四つの薄板２１、２２、２３、及び２４とを有する。金型本体１５と金型インサート１６との間には、例えば、ヨークスプリング又は十字ばね２５として形成される、ばね手段が設けられる。例えばばね鋼で形成される十字ばね２５は、十字状の下部３０を有し、その上では、四つの帯状ばねアーム２６、２７、２８、及び２９が屈曲区域を介して角度をなすように上向きに突出する。十字ばね２５に代えて、ばね手段は、異なる方法で設計されてもよく、例えば、エラストマリング、螺旋ばね、又は、他の技術によるスプリングを含んでもよい。金型インサート１６は、対応する開口部に挿通され得るクランプピン３４によって金型本体１５上の正しい位置に固定される。固定された金型インサート１６により、十字ばね２５も金型１４上に固定される。
【００５１】
金型１４の機能性を監視するために、モニタ素子３１が十字ばね２５の下部３０の下側上に設けられる。モニタ素子３１は、例えば、二つの帯状の歪みゲージ３２及び３３から形成される。歪みゲージ３２及び３３は、交差して配置され、二つの電気伝導性のワイヤからなるそれぞれの端部３２ａ、３３ａにより、金型１４の外側に案内され、又は、金型１４の外側に接続される。歪みゲージ３２、３３は、下部３０の下側に例えば接着され、交差するように向けられる下部３０の四つの部分の大部分にわたり下部３０の下側にて延在する。四つの部分のそれぞれは、各場合において、四つのばねアーム２６〜２９の一つに移行する。このように、歪みゲージ３２及び３３は、十字ばね全体、又は、四つのばねアーム２６〜２９の応力状態すべてを検出し、特に、ばねアーム２６〜２９が接合工程中に変形、又は、移動する場合に、検出する。この変形や移動は通常、方向Ｐ３の外側方向へ、及び、方向Ｐ４の逆方向へ、弾性的に反る移動を意味する。
【００５２】
歪みゲージ３２、３３によって検出され得る四つのばねアーム２６〜２９の不均一な応力分布は、例えば、薄板２１〜２４の一つ以上、及び／又は、十字ばね２５、若しくは、ばねアーム２６〜２９の少なくとも一つのばねアーム、が破損している場合に、結果として生じる。二つの歪みゲージ３２、３３の関連する測定信号は、端部３２ａ、３３ａに係合する配線（図示無し）を介して監視ユニットに伝達され、その後、例えば、警告信号及び／又はエラーメッセージを出力するために、そこで処理される。
【００５３】
金型本体１５は、中実円筒状基部３５を有し、中実円筒状基部３５は、その上部に隣接する薄壁又はスリーブ状の囲い３６を備える。関連するクリンチ工具のパンチに面する囲い３６の開き側には、９０度の角度で周方向に互いにオフセットされた四つのスロット３７が上側から中に形成される。これらのスロット３７は、囲い３６の長さの大部分に渡り延在する。囲い３６は、金型インサート１６と十字ばね２５とを収容する受入空間を囲む。部品１５、１６、２５、３２、３３、及び３４から構成される金型１４の組立て又は分解は、少ない回数の簡単な工程により可能である。
【００５４】
金型１４の上側の構造は、図５及び図６に特に明瞭に示される。図５に示すように、四つの薄板２１〜２４はＵ字状の断面を有し、周方向において四つの薄板２１〜２４の間には、上部１６ａの四つの固定部が設けられる。これら四つの固定部それぞれにより、クリンチ工程中に、関連するクリンチ工具を用いて加工され得るワークＷ用の平面状の支持領域１７、１８、１９、及び２０が提供される。薄板２１〜２４の各平面状の上側は、支持領域１７〜２０と同じレベルに設けられる、すなわち、支持領域１７〜２０と共に平面Ｅ内に設けられる。一般的に下側が平面状であるワークＷは、クリンチ工程の開始時には、支持領域１７〜２０の上部にて、また、平面Ｅ（図５参照）にある薄板２１〜２４の上側にて、その下側で支持される。金型１４の上方で開口する金型凹部３８は、支持領域１７〜２０と薄板２１〜２４とにより包囲され、中央凹部を形成し、中央凹部は、各ワークＷにおいて金型１４により生成されるクリンチされた接続点の下側に突出する長さを予め定義する深さを有する。
【００５５】
機能的に正しく作動している金型１４の場合、対称なクリンチ点又は接続点を生成するのに、薄板２１〜２４、及びそれによって、ばねアーム２６〜２９が、径方向、つまり方向Ｐ３に、予め定義された偏向位置まで反る。これは、関連するクリンチ工具の接合軸Ｓに沿って駆動される態様で移動可能なパンチ（図示無し）のパンチ動作によりクリンチ工程中に実現される。変形されたワーク材料は、例えば、四つすべてのばねアーム２６〜２９、つまり、それらの長手方向の軸が、接合軸Ｓと平行となる程度に、又は、例えば、囲い３６の壁と並ぶ程度に、薄板２１〜２４を径方向外側に押圧する。ここで、ばねアーム２６〜２９は、径方向内側から外側に、スロット３７の材料の無い領域の中に突入する。従って、各場合に、スロット３７の材料の無い領域により、ばねアーム２６〜２９の反る動きの移動道程が実現される。
【００５６】
十字ばね２５に取り付けられた歪みゲージ３２、３３により、金型１４の損傷又は不具合が、特にクリンチ装置のプロセス環境の中で迅速かつ直接的に識別される。このように、本発明によると、機能の監視、つまり、金型１４の不具合や損傷の識別が確実に行われる。
【符号の説明】
【００５７】
１…装置、２…パンチユニット、３…金型、４…ワーク、５、６…ワーク層、７…パンチマンドレル、８…インナ部、９、１０…要素、１１、１２…ばねアーム、１３…接続点、１４…金型、１５…金型本体、１６…金型インサート、１６ａ…上部、１７〜２０…支持領域、２１〜２４…薄板、２５…十字ばね、２６〜２９…ばねアーム、３０…下部、３１…モニタ素子、３２…歪みゲージ、３２ａ…端部、３３…歪みゲージ、３３ａ…端部、３４…クランプピン、３５…基部、３６…囲い、３７…スロット、３８…金型凹部
【図１】
2019526451.tif 000003
【図２】
2019526451.tif 000004
【図３】
2019526451.tif 000005
【図４】
2019526451.tif 000006
【図５】
2019526451.tif 000007
【図６】
2019526451.tif 000008
【図７】
2019526451.tif 000009
【図８】
2019526451.tif 000010
【国際調査報告】
2019526451.tif 000011
2019526451.tif 000012
2019526451.tif 000013
2019526451.tif 000014
2019526451.tif 000015
2019526451.tif 000016